
山东鑫海矿业集团股份有限公司(简称“鑫海矿业”)创立于1997年,是一家深耕矿业领域近三十载,以“矿业投资开发”与“矿业全产业链服务”双轮驱动为核心的国际化企业。集团致力于通过矿业全产业链服务(EPC+M+O),为全球客户提供涵盖选矿试验研究、矿山设计、设备制造与配套、采选尾矿库施工、设备安装、矿山建设管理及生产运营的一站式解决方案和全流程服务,助力客户实现矿产资源价值的全面提升。
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在锑矿物的加工处理工艺里,浮选是用得最普遍的核心手段。辉锑矿作为最主要的锑矿石,浮选是其选矿的主要处理方式,辉锑矿本身就有一定的天然可浮性。
混合浮选再分离工艺是一种分阶段推进的选矿技术。先通过添加组合捕收剂、起泡剂这类浮选药剂,把矿石里两种甚至更多可浮性相近的有用矿物一起浮出,形成混合精矿;然后因为混合精矿里不同矿物的表面物理化学性质存在差异,所以可以通过调控矿浆pH值、添加选择性抑制剂或者活化剂这些手段,实现目标矿物的高效分离。
这个工艺主要适配两类矿石,一类是紧密共生、嵌布粒度偏细的低品位复杂多金属硫化矿;再加上另一类有用矿物以集合体形式嵌布、可浮性差别微弱、单独分选难度高的矿石,典型的就有铜铅锌多金属矿、铜硫矿等。
混合浮选的核心竞争力体现在几个方面。在粗磨环节就能剔除大量脉石,大幅缩减进入后续工序的矿料规模,所以能降低磨矿、浮选设备的购置成本与运行电耗,还能减少药剂的消耗量,另外也能避免有用矿物因为过度粉碎而产生损失,提升单位时间里的矿石处理效率;除此之外,通过对混合精矿进行再磨再选,能让矿物的解离程度变得更为合理,为后续的精准分离打下不错的基础,在低品位复杂矿石的综合回收领域优势特别明显。
混合浮选—再分选工艺有着自身独特的技术特点,与优先浮选流程相比,该工艺最突出的优势之一,就是在部分应用场景下可以实现更高的矿物回收率。
选矿的核心逻辑是根据矿石中不同矿物间天然存在的物理、化学性质差异实现定向分离。不同矿物的特性各不相同,对应的选矿工艺也不同。其中,磁铁矿属于典型的强磁性矿物,是弱磁选主要分选对象;赤铁矿、褐铁矿等为弱磁性矿物,无法通过常规弱磁工艺高效回收,必须采用强磁选、浮选或重选工艺。此外,矿物间的密度差及表面润湿性差异,也是实施重选、浮选工艺的理论依据。
铁矿选矿全流程包括破碎筛分、磨矿分级、分选提纯、脱水、尾矿处理五大步骤。
破碎筛分属于前端准备作业,核心作用是将开采出的大块原矿逐级破碎,得到粒度适配的合格给料。
磨矿分级环节则通过研磨与分级的协同作用,使有用矿物充分实现单体解离,为后续分选工序提供粒度达标的原料;分选提纯是核心工序,根据矿石性质特征,选择单一工艺或多工艺联合的方式,将有用矿物从矿浆中高效富集,得到粗选精矿。
脱水环节通过浓缩、过滤等多级处理,大幅降低铁精矿的水分含量,最终产出满足冶炼要求的合格铁精矿产品。
尾矿处理环节则通过尾矿脱水、回水回收、合规堆存等配套措施,在实现水资源循环利用的同时,彻底规避尾矿无序排放带来的环保风险,兼顾资源高效利用与生态保护双重目标。
在铅锌硫化矿床中,硫铁矿通常与方铅矿和闪锌矿共生,其嵌布关系复杂且常呈细粒分布,需要磨矿解离后采用浮选进行分离。工业上多采用“优先浮选-顺序浮选”流程,即先浮选铅矿物,再活化浮选锌矿物,硫铁矿则根据需要选择抑制后再进行后续回收。在该体系中,硫铁矿的分离难度通常高于铜-硫体系。
在铅浮选阶段,为保证铅精矿品位,通常在弱碱性条件下通过石灰调节pH,配合使用抑制剂抑制闪锌矿和硫铁矿。在实际生产中,为保证铅锌-硫体系的分离效果,通常采取以下措施:一是严格控制石灰用量和矿浆pH,使硫铁矿维持在较稳定的抑制状态;二是在锌浮选前增加脱硫或预处理步骤,减少硫铁矿含量,该方法多运用于磁黄铁矿含量较高的矿石;三是优化活化剂添加方式,分段加入CuSO4或降低其用量,使其在矿浆中的浓度处于刚好能活化闪锌矿而不至于激活硫铁矿的状态;四是采用中矿再磨与优化精选流程,提高矿物单体解离度,优化选择性。这四种措施往往需要互相配合使用,以获得铅锌与硫铁矿的最优分离。
硫铁矿是我国重要的矿产资源,长期以来作为硫酸工业的主要原料之一,在各领域占据着较为关键的地位。
目前工业上广泛采用“先铜后硫”的浮选流程。在粗选及精选阶段,通过加入石灰作为调整剂将矿浆pH调至10以上,抑制硫铁矿的上浮,优先回收黄铜矿;在铜精矿选出后,再对铜尾矿进行调整,降低pH值并添加活化剂,对硫铁矿进行二次回收。
目前在实际生产中,铜-硫分离仍面临多种干扰因素。首先,矿石氧化会导致硫铁矿表面形成活性硫或多硫化物,使其在弱碱性条件下重新获得一定可浮性;在铜镍混合浮选工艺中需要碱性环境压制硫铁矿上浮,而矿石氧化则会使这部分硫铁矿进入铜镍混合精矿从而降低精矿品位。其次,在锌浮选阶段常加入硫酸铜活化闪锌矿,Cu2+可能在硫铁矿表面发生置换反应,生成类铜硫化物活性位点,从而增强其对黄药的吸附能力,造成硫铁矿误浮;此外,过细磨矿会增加微细粒硫铁矿比例,细粒矿物比表面积大、易吸附药剂,也会影响选择性。
为改善铜-硫分离效果,近年来逐步采用分段调控pH、优化石灰用量、引入选择性抑制剂(如有机高分子抑制剂)以及加强再磨-再选等措施,提升分离效率。总体而言,铜-硫体系中硫铁矿分离的核心在于控制其表面氧化状态及药剂吸附行为,实现可浮性的阶段性调控。
锰元素广泛存在于自然界中,在地壳中多以软锰矿、硬锰矿、水锰矿等形式存在。自然界中有150多种含锰矿物,其中具备规模化工业应用潜力的主要为锰的氧化矿物和碳酸盐矿物。锰是工业生产必需的基础性大宗原料之一。
锰矿石的工艺矿物学涉及矿物的组成、结构、性质等方面。在实际生产中,软锰矿、硬锰矿、菱锰矿、黑锰矿和水锰矿是锰矿石中常见的矿物类型,它们的化学组成、晶体结构和物理性质各不相同,导致其在选矿过程中表现出显著差异。
软锰矿嵌布粒度较细(0.02~1.2mm),常与石英、方解石等脉石紧密共生。软锰矿表面亲水性强,在酸性介质中易溶解,碱性条件下相对稳定,焙烧时发生分解并释放结构水。伴生的铁、铝等杂质会显著降低电解锰生产的电流效率并增加电能消耗。
广义硬锰矿为细分散多矿物集合体,狭义者常与软锰矿连晶共生,可能含有少量的铁、铝等元素的氧化物或氢氧化物。嵌布粒度极细,多在0.01~0.05mm。该矿物在强酸性条件下方可溶解,高温下氧化性较强。所含铁、铝、硅等杂质不仅影响二氧化锰产品纯度,还会加大浮选药剂消耗。
菱锰矿嵌布粒度较细,常与石英、方解石等脉石共生,有时形成鲕状或肾状结构。菱锰矿的晶体呈淡玫瑰色或淡紫红色,其表面能较低、疏水性弱,浮选时需使用脂肪酸类等特殊捕收剂。该矿物在酸性条件下易溶,高温下不稳定,易分解为二氧化锰和二氧化碳。伴生的铁、镁、钙等元素会降低精矿品位,并增加电解工序能耗。
黑锰矿常呈隐晶质或微晶质集合体,以复杂矿物组合形式存在,与石英、方解石等脉石共生。浮选时需添加捕收剂和调整剂以提高其可浮性。
难处理金矿中金银常被硫化矿物包裹,直接浸出难以获得理想回收指标,需要通过预处理工艺打破矿物包裹结构,释放金银颗粒。按照工艺类型划分,难处理金矿预处理方法主要分为火法预处理与湿法预处理两大类。
火法预处理主要是指焙烧法,它是回收难处理金矿的最经典方法,其作用是使硫化物分解以暴露金银颗粒,同时使砷、锑的硫化物以氧化态挥发掉,使金呈显微细粒状富集在一起,为氰化浸金创造良好的动力学条件。近年来,国内外对传统的焙烧法进行了诸多改进,包括设备和工艺两方面:设备而言,焙烧法从单膛炉发展到多膛炉,由固定床焙烧发展到流态化沸腾焙烧;工艺而言,由一段焙烧发展到两段或多段焙烧,由空气焙烧到富氧焙烧,此外,也发展了加盐固硫焙烧、砷化焙烧法、氧化焙烧、硫酸化焙烧、还原焙烧、氯化焙烧、微波焙烧等新型焙烧工艺。然而,由于焙烧过程会生成铁氧化物,对金形成二次包裹,因此尾渣金含量波动很大,限制了火法预处理的推广应用。
湿法预处理可分为加压氧化法、生物氧化法、化学氧化法等。
加压氧化法是一些年来发展的新工艺,既适合处理精矿又适合原矿,其基本原理是在高温高压、有氧的条件下,加入酸或碱分解矿石中包裹金的硫、砷化合物,使金暴露出来,达到提高金氰化回收率的目的
生物氧化法是基于细菌(如氧化铁硫杆菌)具有破坏硫化矿物晶格、提高硫化物氧化速度的能力而发展起来的一项新技术,提供氧气、降低反应中心温度、保证生物活性是细菌氧化中的关键问题。
化学氧化法是在矿浆体系中添加强碱性或强酸性氧化剂,通过控制一定的温度,使得氧化反应得以进行,从而使金暴露解离,以达到氰化提金的目的。上述三种方法各有利弊,需要根据不同矿物采取不同的处理方法,有时甚至需要多种方法共同处理,才能达到更好地回收金银的目的。